JP2018146491A - Analysis method of composite material and computer program for analyzing composite material - Google Patents

Analysis method of composite material and computer program for analyzing composite material Download PDF

Info

Publication number
JP2018146491A
JP2018146491A JP2017044088A JP2017044088A JP2018146491A JP 2018146491 A JP2018146491 A JP 2018146491A JP 2017044088 A JP2017044088 A JP 2017044088A JP 2017044088 A JP2017044088 A JP 2017044088A JP 2018146491 A JP2018146491 A JP 2018146491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
filler
analysis
model
bond
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017044088A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6891549B2 (en
Inventor
隆嗣 小島
Takashi Kojima
隆嗣 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokohama Rubber Co Ltd filed Critical Yokohama Rubber Co Ltd
Priority to JP2017044088A priority Critical patent/JP6891549B2/en
Publication of JP2018146491A publication Critical patent/JP2018146491A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6891549B2 publication Critical patent/JP6891549B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analysis method of a composite material which can perform a numerical analysis of the composite material while holding a filler aggregation structure, and a computer program for analyzing the composite material.SOLUTION: An analysis method of a composite material is an analysis method of a composite material using an analysis model for a composite material by a molecular dynamics method by use of a computer. The method comprises: a first step ST11 of creating an analysis model for a composite material including a polymer model modeling a polymer and a plurality of filler models modeling fillers; a second step ST12 of creating at least one aggregation structure holding bond between the filler models; and a third step ST13 of performing a numerical analysis of the analysis model for a composite material in which the aggregation structure holding bond is created.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、複合材料の解析方法及び複合材料の解析用コンピュータプログラムに関し、例えば、フィラー及びポリマーを含む複合材料を解析可能な複合材料の解析方法及び複合材料の解析用コンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a composite material analysis method and a composite material analysis computer program. For example, the present invention relates to a composite material analysis method and a composite material analysis computer program capable of analyzing a composite material including a filler and a polymer.

従来、分子動力学を用いた複合材料のシミュレーション方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の複合材料のシミュレーション方法では、モデル作成領域内にポリマーモデル及びフィラーモデルを含む複合材料モデルを作成した後、フィラーモデル表面の結合位置にポリマーモデルを結合する。これにより、特許文献1に記載の複合材料の解析用モデルの作成方法では、フィラー表面におけるポリマー粒子の結合状態が、複合材料の材料特性に与える影響を解析することが可能となる。   Conventionally, a simulation method of a composite material using molecular dynamics has been proposed (see, for example, Patent Document 1). In the composite material simulation method described in Patent Document 1, a composite material model including a polymer model and a filler model is created in a model creation region, and then the polymer model is coupled to a coupling position on the filler model surface. Thus, in the method for creating the composite material analysis model described in Patent Document 1, it is possible to analyze the influence of the bonding state of the polymer particles on the filler surface on the material properties of the composite material.

特開2015−064242号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-064242

ところで、低燃費タイヤの開発を加速するためには、タイヤ変形に伴うエネルギーロス(ヒステリシス)とタイヤナノ構造との関係を明らかにすることが有効である。低燃費タイヤに用いられる複合材料の材料特性は、フィラーの配置及び構造の影響を強く受けているものと考えられている。このため、複合材料の材料開発では、例えば、複合材料中に存在するフィラー凝集構造などが複合材料の力学応答に及ぼす影響を調査することが有効である。   By the way, in order to accelerate the development of a fuel-efficient tire, it is effective to clarify the relationship between energy loss (hysteresis) accompanying tire deformation and the tire nanostructure. It is considered that the material characteristics of the composite material used for the fuel-efficient tire are strongly influenced by the arrangement and structure of the filler. For this reason, in the material development of the composite material, it is effective to investigate, for example, the influence of the filler aggregation structure existing in the composite material on the mechanical response of the composite material.

しかしながら、従来の複合材料の解析方法では、フィラーモデルが略球状の形状を有するので、一般的な解析条件ではフィラーモデル間に引力が作用する領域が少なく、数値解析時にフィラーモデル間の引力によって複合材料モデル中のフィラー凝集構造を保持することは困難であった。また、数値解析時にフィラーモデル間に作用する引力の有効範囲が大きい相互作用ポテンシャルを設定してフィラー凝集構造を保持することも考えられる、この場合には数値解析の計算時間が莫大に増加する問題がある。このため、従来の複合材料の解析方法では、複合材料モデル中のフィラー凝集構造を保持した状態で各種数値解析が十分になされていない実情がある。   However, in the conventional analysis method for composite materials, the filler model has a substantially spherical shape. Therefore, under general analysis conditions, there are few regions where the attractive force acts between the filler models. It was difficult to maintain the filler aggregation structure in the material model. It is also conceivable to set an interaction potential with a large effective range of attractive force acting between the filler models during numerical analysis to maintain the filler aggregation structure. In this case, the calculation time of numerical analysis increases enormously. There is. For this reason, in the conventional composite material analysis method, various numerical analyzes are not sufficiently performed in a state where the filler aggregate structure in the composite material model is maintained.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、複合材料モデル中のフィラー凝集構造を保持した状態で各種数値解析が可能な複合材料の解析方法、及び複合材料の解析用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a composite material analysis method and a composite material analysis computer program capable of performing various numerical analyzes in a state in which a filler aggregation structure in a composite material model is maintained. The purpose is to provide.

本発明の複合材料の解析方法は、コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法であって、ポリマーをモデル化したポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む前記複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップと、複数の前記フィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する第2ステップと、前記凝集構造保持結合が作成された前記複合材料の解析用モデルの数値解析を実行する第3ステップとを含むことを特徴とする。   The composite material analysis method of the present invention is a composite material analysis method using a composite material analysis model created by a molecular dynamics method using a computer, and is a polymer model obtained by modeling a polymer and a filler model. A first step of creating a model for analyzing the composite material including a plurality of filler models, a second step of creating at least one aggregated structure holding bond between the plurality of filler models, and the aggregated structure holding bond And a third step of performing a numerical analysis of the composite material analysis model created.

本発明の複合材料の解析方法によれば、複合材料の解析用モデルの複数のフィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を設けるだけで、数値解析時に複合材料の解析用モデル中の2以上のフィラーモデルの凝集を保持することができるので、フィラー凝集構造を保持した状態で各種数値解析を実行することが可能となる。また、凝集構造保持結合を作成することにより、数値解析時にフィラーモデル間に有効範囲の大きい相互作用ポテンシャルを設定することなくフィラー凝集構造を保持できるので、計算時間を大幅に削減することが可能となる。したがって、複合材料の解析方法は、複合材料中のフィラー凝集構造を保持した状態で複合材料の数値解析が可能となる。   According to the composite material analysis method of the present invention, at least one aggregate structure retention bond is provided between a plurality of filler models of a composite material analysis model, and two or more of the composite material analysis models at the time of numerical analysis can be obtained. Since the agglomeration of the filler model can be maintained, various numerical analyzes can be performed while the filler agglomeration structure is maintained. In addition, by creating an aggregated structure-retaining bond, it is possible to maintain the filler aggregated structure without setting an interaction potential with a large effective range between filler models during numerical analysis, which can greatly reduce calculation time. Become. Therefore, the composite material analysis method enables numerical analysis of the composite material in a state in which the filler aggregation structure in the composite material is maintained.

本発明の複合材料の解析方法においては、さらに、前記ポリマーモデルを架橋させるステップを含むことが好ましい。この方法により、複合材料の解析方法は、架橋反応を介してポリマーモデルを予め架橋した状態で、フィラーモデル間に凝集保持結合を作成するので、ポリマーモデルの架橋を考慮した複合材料の各種数値解析が可能となる。したがって、複合材料の解析方法は、複合材料中のフィラー凝集構造を保持した状態でのより正確な複合材料の数値解析が可能となる。   In the composite material analysis method of the present invention, it is preferable to further include a step of crosslinking the polymer model. With this method, the composite material analysis method creates a cohesive retention bond between the filler models in a state in which the polymer model is previously cross-linked through a cross-linking reaction, so various numerical analyzes of the composite material in consideration of cross-linking of the polymer model Is possible. Therefore, the composite material analysis method enables more accurate numerical analysis of the composite material in a state where the filler aggregation structure in the composite material is maintained.

本発明の複合材料の解析方法においては、前記凝集構造保持結合は、結合長の伸び切り長が定義されないものであることが好ましい。この方法により、複合材料の解析方法は、数値解析時に凝集構造保持結合が設けられた一対のフィラーモデル間の距離が増大した場合であっても、凝集構造保持結合が切断させることがない。これにより、複合材料の解析方法は、複合材料の解析用モデル中のフィラー凝集構造をより確実に保持することが可能となるので、数値解析時のフィラー凝集構造の解消による数値解析の破綻を回避することが可能となる。   In the composite material analysis method of the present invention, it is preferable that the aggregated structure-retaining bond is a bond whose extension length of the bond length is not defined. According to this method, the analysis method of the composite material does not break the aggregate structure holding bond even when the distance between the pair of filler models provided with the aggregate structure holding bond is increased during the numerical analysis. This enables the composite material analysis method to more reliably retain the filler aggregation structure in the composite material analysis model, thus avoiding the failure of numerical analysis due to the elimination of the filler aggregation structure during numerical analysis. It becomes possible to do.

本発明の複合材料の解析方法においては、前記凝集構造保持結合は、前記フィラーモデルの中心部間に作成されることが好ましい。この方法により、複合材料の解析方法は、数値解析時に複数のフィラー粒子が略球状に集合したフィラーモデルが回転運動した場合であっても、凝集構造保持結合が作成された一対のフィラーモデル間の距離の変化を低減することが可能となる。これにより、複合材料の解析方法は、複合材料中のフィラー凝集構造を保持した状態でより正確な複合材料の数値解析が可能となる。   In the composite material analysis method of the present invention, it is preferable that the aggregated structure-retaining bond is created between central portions of the filler model. By this method, the analysis method of the composite material can be used between a pair of filler models in which an agglomerated structure-retaining bond is created even when a filler model in which a plurality of filler particles are gathered into a substantially spherical shape rotates during numerical analysis. A change in distance can be reduced. As a result, the analysis method of the composite material enables more accurate numerical analysis of the composite material while maintaining the filler aggregation structure in the composite material.

本発明の複合材料の解析方法においては、前記凝集構造保持結合の平衡長が、当該凝集構造保持結合が設けられた一対のフィラーモデルの半径の和以上であることが好ましい。この方法により、複合材料の解析方法は、数値解析時に凝集構造保持結合が設けられた一対のフィラーモデル同士の接近による衝突を防ぐことができるので、数値解析の応力上昇を回避することが可能となる。これにより、複合材料の解析方法は、複合材料中のフィラー凝集構造を保持した状態でより正確な複合材料の数値解析が可能となる。   In the composite material analysis method of the present invention, it is preferable that an equilibrium length of the aggregated structure-retaining bond is equal to or greater than a sum of radii of a pair of filler models provided with the aggregated structure-retaining bond. By this method, the analysis method of the composite material can prevent a collision due to the approach between a pair of filler models provided with an agglomeration structure holding bond at the time of numerical analysis, so it is possible to avoid an increase in stress in numerical analysis. Become. As a result, the analysis method of the composite material enables more accurate numerical analysis of the composite material while maintaining the filler aggregation structure in the composite material.

本発明の複合材料の解析方法においては、前記数値解析による計算結果として得られた応力歪み曲線から前記凝集構造保持結合に基づく応力を減算することが好ましい。この方法により、複合材料の解析方法は、数値解析により得られた応力歪曲線から、数値解析時に凝集構造保持結合によるフィラー凝集構造の保持に必要なエネルギーを除去することができるので、フィラー凝集構造がポリマー鎖に与える影響を正確に評価することが可能となる。   In the composite material analysis method of the present invention, it is preferable to subtract the stress based on the aggregated structure holding bond from the stress strain curve obtained as a calculation result by the numerical analysis. By this method, the analysis method of the composite material can remove the energy necessary for holding the filler aggregate structure by the aggregate structure retention bond during the numerical analysis from the stress strain curve obtained by the numerical analysis. It is possible to accurately evaluate the effect of the polymer chain on the polymer chain.

本発明の複合材料の解析用コンピュータプログラムは、上記複合材料の解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。   The computer program for analyzing a composite material according to the present invention causes a computer to execute the above-described composite material analysis method.

本発明の複合材料の解析用コンピュータプログラムによれば、複合材料の解析用モデルの複数のフィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を設けるだけで、数値解析時に複合材料の解析用モデル中の2以上のフィラーモデルの凝集を保持することができるので、フィラー凝集構造を保持した状態で各種数値解析をすることが可能となる。また、凝集構造保持結合を作成することにより、数値解析時にフィラーモデル間に有効範囲の大きい相互作用ポテンシャルを設定することなくフィラー凝集構造を保持できるので、計算時間を大幅に削減することが可能となる。したがって、複合材料の解析方法は、複合材料中のフィラー凝集構造を保持した状態で複合材料の数値解析が可能となる。   According to the computer program for analyzing a composite material of the present invention, it is only necessary to provide at least one aggregated structure holding bond between a plurality of filler models of the composite material analysis model. Since aggregation of two or more filler models can be maintained, various numerical analyzes can be performed while maintaining the filler aggregation structure. In addition, by creating an aggregated structure-retaining bond, it is possible to maintain the filler aggregated structure without setting an interaction potential with a large effective range between filler models during numerical analysis, which can greatly reduce calculation time. Become. Therefore, the composite material analysis method enables numerical analysis of the composite material in a state in which the filler aggregation structure in the composite material is maintained.

本発明によれば、フィラー凝集構造を保持した状態で複合材料の数値解析が可能な複合材料の解析方法、及び複合材料の解析用コンピュータプログラムを実現できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the analysis method of the composite material which can perform the numerical analysis of a composite material in the state holding the filler aggregation structure, and the computer program for analysis of a composite material are realizable.

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る複合材料の解析方法の概略を示すフロー図である。FIG. 1 is a flowchart showing an outline of a composite material analysis method according to the first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法で作成される解析用モデルの一例を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of an analysis model created by the composite material analysis model creation method according to the first embodiment. 図3は、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図4は、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図5は、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図6は、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図7Aは、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 7A is an explanatory diagram showing an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図7Bは、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 7B is an explanatory diagram illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図7Cは、第1の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 7C is an explanatory diagram illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the first embodiment. 図8は、本発明の第2の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の概略を示すフロー図である。FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a method of creating a composite material analysis model according to the second embodiment of the present invention. 図9Aは、第2の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 9A is an explanatory diagram illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the second embodiment. 図9Bは、第2の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。FIG. 9B is an explanatory diagram illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the second embodiment. 図10は、本発明の実施の形態に係る複合材料の解析方法及び複合材料の解析方法を実行する解析装置の機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of an analysis apparatus that executes a composite material analysis method and a composite material analysis method according to an embodiment of the present invention. 図11は、本発明の実施例及び比較例に係る複合材料の解析用モデルの概念図である。FIG. 11 is a conceptual diagram of a composite material analysis model according to examples and comparative examples of the present invention. 図12Aは、本発明の実施例1に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。FIG. 12A is a conceptual diagram of an analysis model of a composite material after elongation analysis according to Example 1 of the present invention. 図12Bは、本発明の比較例1に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。FIG. 12B is a conceptual diagram of a composite analysis model after elongation analysis according to Comparative Example 1 of the present invention. 図12Cは、本発明の比較例2に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。FIG. 12C is a conceptual diagram of a composite analysis model after elongation analysis according to Comparative Example 2 of the present invention. 図13は、本発明の実施例に係る複合材料の解析用モデルの応力歪曲線を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a stress strain curve of an analysis model of a composite material according to an example of the present invention.

以下、本発明の各実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to each following embodiment, It can implement by changing suitably.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る複合方法の概略を示すフロー図である。図1に示すように、本実施の形態に係る複合材料の解析方法は、コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法である。この複合材料の解析方法は、ポリマーをモデル化したポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップST11と、複数のフィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する第2ステップST12と、凝集構造保持結合が作成された複合材料の解析用モデルの数値解析を実行する第3ステップST13とを含む。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing an outline of the composite method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the composite material analysis method according to this embodiment is a composite material analysis method using a composite material analysis model created by a molecular dynamics method using a computer. This composite material analysis method includes a first step ST11 of creating a composite material analysis model including a polymer model modeling a polymer and a plurality of filler models modeling a filler, and at least one between the plurality of filler models. It includes a second step ST12 for creating one aggregated structure-retaining bond, and a third step ST13 for executing a numerical analysis of the composite material analysis model in which the aggregated structure-retaining bond is created.

図2は、本実施の形態に係る複合材料の解析用モデル1の一例を示す概念図である。図2に示すように、本実施の形態に係る複合材料の解析用モデル1は、例えば、一辺の長さが距離Lの略立方体形状の仮想空間であるモデル作成領域A内でモデル化される。モデル作成領域Aは、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸方向に広がる三次元空間となっている。複合材料の解析用モデル1は、複数のフィラー粒子11aがモデル化されてなる複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11Dと、複数のポリマー粒子21a及び結合鎖21bがモデル化されてなる複数のポリマーモデル21とを有する。この複合材料の解析用モデル1では、複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11Dは、モデル作成領域A内に分散して配置される。複数のポリマーモデル21は、複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11D間に分散して配置される。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the composite material analysis model 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the composite material analysis model 1 according to the present embodiment is modeled, for example, in a model creation region A that is a substantially cubic virtual space whose one side is a distance L in length. . The model creation area A is a three-dimensional space that extends in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other. The composite material analysis model 1 includes a plurality of filler models 11A, 11B, 11C, and 11D obtained by modeling a plurality of filler particles 11a, and a plurality of models obtained by modeling a plurality of polymer particles 21a and bonding chains 21b. Polymer model 21. In this composite material analysis model 1, a plurality of filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are distributed in the model creation region A. The plurality of polymer models 21 are distributed and arranged between the plurality of filler models 11A, 11B, 11C, 11D.

なお、図2に示す例では、複合材料の解析用モデル1が、4つのフィラーモデル11を含む例について説明するが、モデル化されるフィラーモデルの数に制限はない。複合材料の解析用モデル1は、3以上のフィラーモデル11を含んでいてもよい。また、図2においては、4つのポリマーモデル21のみを示しているが、複合材料の解析用モデル1では、複数のポリマーモデル21がモデル作成領域A内の全域に亘って存在している。さらに、図2に示す例では、モデル作成領域Aが、略直方体形状の仮想空間である例について示しているが、球状、楕円状、直方体形状、多面体形状など任意の形状であってもよい。   In the example illustrated in FIG. 2, an example in which the composite material analysis model 1 includes four filler models 11 is described. However, the number of filler models to be modeled is not limited. The composite material analysis model 1 may include three or more filler models 11. In FIG. 2, only four polymer models 21 are shown, but in the composite material analysis model 1, a plurality of polymer models 21 exist throughout the model creation region A. Furthermore, in the example illustrated in FIG. 2, the model creation region A is illustrated as an example of a substantially rectangular parallelepiped virtual space, but may be any shape such as a spherical shape, an elliptical shape, a rectangular parallelepiped shape, or a polyhedral shape.

フィラーとしては、例えば、カーボンブラック、シリカ、及びアルミナなどが含まれる。フィラー粒子11aは、複数のフィラーの原子が集合されてモデル化される。また、フィラー粒子11aは、複数のフィラー粒子11aが集合してフィラー粒子群を構成する。フィラー粒子11aは、複数のフィラー粒子11a間の結合鎖(不図示)によって相対位置が特定されている。この結合鎖(不図示)は、フィラー粒子11a間の結合距離である平衡長とバネ定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各フィラー粒子11a間を拘束している。結合鎖は、フィラー粒子11aの相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されているボンドである。このフィラーモデル11A,11B,11C,11Dは、フィラーを分子動力学で取り扱うための数値データ(フィラー粒子11aの質量、体積、直径及び初期座標などを含む)である。フィラーモデル11の数値データは、コンピュータに入力される。   Examples of the filler include carbon black, silica, and alumina. The filler particles 11a are modeled by collecting a plurality of filler atoms. The filler particles 11a constitute a filler particle group by aggregating a plurality of filler particles 11a. The relative position of the filler particles 11a is specified by a bond chain (not shown) between the plurality of filler particles 11a. This bond chain (not shown) functions as a spring in which an equilibrium length, which is a bond distance between filler particles 11a, and a spring constant are defined, and binds between the filler particles 11a. The bond chain is a bond in which the relative position of the filler particle 11a and the potential at which force is generated by twisting, bending, or the like are defined. The filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are numerical data (including the mass, volume, diameter, and initial coordinates of the filler particles 11a) for handling the filler with molecular dynamics. Numerical data of the filler model 11 is input to the computer.

ポリマーとしては、例えば、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどが含まれる。ポリマー粒子21aは、複数のポリマーの原子が集合されてモデル化される。また、ポリマー粒子21aは、複数のポリマー粒子21aが集合してポリマー粒子群を構成する。ポリマーには、フィラーとの親和性を高める変性剤が必要に応じて配合される。変性剤としては、例えば、水酸基、カルボニル基、及び原子団の官能基などが含まれる。ポリマーモデル21は、複数のポリマー原子及び複数のポリマー原子の集合体であるポリマー粒子21aがモデル作成領域A内に所定密度で充填されてモデル化される。ポリマー粒子21aは、複数のポリマー粒子21a間の結合鎖21bによって結合されて相対位置が特定されている。この結合鎖21bは、ポリマー粒子21a間の結合距離である平衡長とバネ定数とが定義されたバネとしての機能を有し、各ポリマー粒子21a間を拘束している。結合鎖21bは、ポリマー粒子21aの相対位置及び捻り、曲げなどによって力が発生するポテンシャルが定義されているボンドである。また、結合鎖21bは、複数のポリマー粒子が直列状に連結されてなるポリマーモデル21間にも架橋結合(不図示)として結合されている。このポリマーモデル21は、ポリマーを分子動力学で取り扱うための数値データ(ポリマー粒子21aの質量、体積、直径及び初期座標などを含む)である。ポリマーモデル21の数値データは、コンピュータに入力される。   Examples of the polymer include rubber, resin, and elastomer. The polymer particle 21a is modeled by collecting a plurality of polymer atoms. The polymer particles 21a constitute a polymer particle group by aggregating a plurality of polymer particles 21a. A modifier is added to the polymer as needed to enhance the affinity with the filler. Examples of the modifier include a hydroxyl group, a carbonyl group, and a functional group of an atomic group. The polymer model 21 is modeled by filling a plurality of polymer atoms and polymer particles 21a, which are aggregates of a plurality of polymer atoms, into the model creation region A at a predetermined density. The polymer particle 21a is bound by a binding chain 21b between the plurality of polymer particles 21a, and the relative position is specified. The binding chain 21b functions as a spring in which an equilibrium length, which is a binding distance between the polymer particles 21a, and a spring constant are defined, and restrains the polymer particles 21a. The bond chain 21b is a bond in which the relative position of the polymer particle 21a and the potential at which force is generated by twisting, bending, or the like are defined. The bonding chain 21b is also bonded as a cross-linking bond (not shown) between the polymer models 21 in which a plurality of polymer particles are connected in series. The polymer model 21 is numerical data (including the mass, volume, diameter, initial coordinates, and the like of the polymer particle 21a) for handling the polymer by molecular dynamics. Numerical data of the polymer model 21 is input to a computer.

なお、本実施の形態では、解析対象となる複合材料がフィラー及び高分子材料であるポリマーを含有する例について説明するが、本発明は、2種類の以上の物質を含有する複合材料にも適用可能である。また、本発明は、フィラー及びポリマー以外の物体を含有する複合材料にも適用可能である。   Note that in this embodiment, an example in which a composite material to be analyzed contains a filler and a polymer that is a polymer material will be described; however, the present invention is also applicable to a composite material containing two or more kinds of substances. Is possible. The present invention is also applicable to composite materials containing objects other than fillers and polymers.

次に、図3〜図7Cを参照して、本実施の形態に係る複合材料の解析方法について詳細に説明する。図3〜図7Cは、本実施の形態に係る複合材料の解析方法の一例を示す説明図である。なお、図3〜図7Cにおいては、図2の平面図を模式的に示し、ポリマーモデル21については、省略している。   Next, a composite material analysis method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7C are explanatory diagrams illustrating an example of a composite material analysis method according to the present embodiment. 3C, the plan view of FIG. 2 is schematically shown, and the polymer model 21 is omitted.

第1ステップST11では、図2に示したように、モデル作成領域A内に、複数のフィラー粒子11aが集合してモデル化されたフィラーモデル11及び複数のポリマー粒子21aが結合鎖21bを介して連結されてモデル化されたポリマーモデル21を含む複合材料の解析用モデル1を作成する。第1ステップST11では、図3に示すように、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dは、複数のフィラー粒子11aが平面視においてそれぞれ略円形形状に集合した状態でモデル化される。また、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dは、相互に所定距離離れて凝集した凝集状態でモデル化される。   In the first step ST11, as shown in FIG. 2, in the model creation region A, a filler model 11 and a plurality of polymer particles 21a, which are modeled by aggregating a plurality of filler particles 11a, are connected via a bonding chain 21b. A composite analysis model 1 including a polymer model 21 connected and modeled is created. In the first step ST11, as shown in FIG. 3, the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are modeled in a state where a plurality of filler particles 11a are gathered in a substantially circular shape in plan view. Further, the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are modeled in an aggregated state in which they are aggregated at a predetermined distance from each other.

次に、第2ステップST12では、図4に示すように、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11D間にそれぞれ凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成する。凝集構造保持結合12ABは、フィラーモデル11Aとフィラーモデル11Bとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Aの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Bの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12ACは、フィラーモデル11Aとフィラーモデル11Cとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Aの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Cの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12ADは、フィラーモデル11Aとフィラーモデル11Dとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Aの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12BCは、フィラーモデル11Bとフィラーモデル11Cとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Bの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Cの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12BDは、フィラーモデル11Bとフィラーモデル11Dとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Bの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12CDは、フィラーモデル11Cとフィラーモデル11Dとの間の距離が最短となるように、フィラーモデル11Cの表面に存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの表面に存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。   Next, in the second step ST12, as shown in FIG. 4, aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are created between the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D, respectively. The aggregated structure-retaining bond 12AB includes filler particles 11a existing on the surface of the filler model 11A and filler particles 11a existing on the surface of the filler model 11B so that the distance between the filler model 11A and the filler model 11B is the shortest. Created during. Aggregate structure retention bond 12AC includes filler particles 11a present on the surface of filler model 11A and filler particles 11a present on the surface of filler model 11C so that the distance between filler model 11A and filler model 11C is the shortest. Created during. Aggregate structure retention bond 12AD includes filler particles 11a present on the surface of filler model 11A and filler particles 11a present on the surface of filler model 11D so that the distance between filler model 11A and filler model 11D is the shortest. Created during. Aggregate structure retention bond 12BC includes filler particles 11a existing on the surface of filler model 11B and filler particles 11a existing on the surface of filler model 11C so that the distance between filler model 11B and filler model 11C is the shortest. Created during. Aggregate structure retention bond 12BD includes filler particles 11a existing on the surface of filler model 11B and filler particles 11a existing on the surface of filler model 11D so that the distance between filler model 11B and filler model 11D is the shortest. Created during. The aggregated structure-retaining bond 12CD includes filler particles 11a present on the surface of the filler model 11C and filler particles 11a present on the surface of the filler model 11D so that the distance between the filler model 11C and the filler model 11D is the shortest. Created during.

凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間の凝集状態を維持するための所定の平衡長とバネ定数とが定義された仮想バネとしての機能を有し、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間を拘束する。また、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間の凝集状態を保持するために、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間に作用する分子間力より強く、水素結合より弱い結合力を有するものが好ましい。このような凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを設けることにより、フィラーモデル11A,11B,11C,11D間の凝集状態を引力だけで保持する場合と比較して、凝集状態を保持しやすくなると共に、計算時間を大幅に削減することが可能となる。   The aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are virtual springs in which a predetermined equilibrium length and a spring constant are defined for maintaining the aggregated state between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D. And functions between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D. Further, the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are provided between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D in order to maintain the aggregated state between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D. Those having a stronger binding force than intermolecular force and weaker than hydrogen bond are preferred. By providing such aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD, the aggregated state between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D is compared with the case where the aggregated state is held only by attractive force. Can be held easily and the calculation time can be greatly reduced.

なお、図4に示した例では、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間の距離が最短となる位置に配置されたフィラー粒子11a間に凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを設けた例について説明したが、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを設けるフィラー粒子11aは適宜変更可能である。   In the example shown in FIG. 4, the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, and 12BD are provided between the filler particles 11a that are arranged at positions where the distance between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D is the shortest. However, the filler particles 11a provided with the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD can be appropriately changed.

図5に示すように、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、各フィラーモデル11A,11B,11C,11Dの中心部PA,PB,PC,PD間に作成してもよい。図5に示す例では、凝集構造保持結合12ABは、フィラーモデル11Aの中心部PAに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Bの中心部PBに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12ACは、フィラーモデル11Aの中心部PAに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Cの中心部PCに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12ADは、フィラーモデル11Aの中心部PAに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの中心部PDに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12BCは、フィラーモデル11Bの中心部PBに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Cの中心部PCに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12BDは、フィラーモデル11Bの中心部PBに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの中心部PDに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。凝集構造保持結合12CDは、フィラーモデル11Cの中心部PCに存在するフィラー粒子11aとフィラーモデル11Dの中心部PDに存在するフィラー粒子11aとの間に作成される。   As shown in FIG. 5, the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD may be created between the center portions PA, PB, PC, and PD of the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D. Good. In the example shown in FIG. 5, the aggregated structure-retaining bond 12AB is created between the filler particles 11a present at the center portion PA of the filler model 11A and the filler particles 11a present at the center portion PB of the filler model 11B. Agglomerated structure-retaining bond 12AC is created between filler particles 11a present at center PA of filler model 11A and filler particles 11a present at center PC of filler model 11C. Agglomerated structure-retaining bond 12AD is created between filler particles 11a present at center PA of filler model 11A and filler particles 11a present at center PD of filler model 11D. The aggregated structure-retaining bond 12BC is created between the filler particles 11a present at the center portion PB of the filler model 11B and the filler particles 11a present at the center portion PC of the filler model 11C. Agglomerated structure-retaining bond 12BD is created between filler particles 11a present at center portion PB of filler model 11B and filler particles 11a present at center portion PD of filler model 11D. The aggregated structure-retaining bond 12CD is created between the filler particles 11a present at the central portion PC of the filler model 11C and the filler particles 11a present at the central portion PD of the filler model 11D.

このように、各フィラーモデル11A,11B,11C,11Dの中心部PA,PB,PC,PD間に凝集構造保持結合12AB,12BC,12CD,12ADを作成することにより、複合材料の解析用モデル1の数値解析時に、複数のフィラー粒子11aが略球状に集合したフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが回転運動した場合であっても、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDが作成された一対のフィラーモデル11A,11B,11C,11D間の距離の変化を低減することが可能となる。これにより、フィラー凝集構造を保持した状態でより正確な複合材料の数値解析が可能となる。   As described above, the aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12BC, 12CD, and 12AD are created between the central portions PA, PB, PC, and PD of the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D to thereby analyze the composite material model 1. Even when the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D in which a plurality of filler particles 11a are gathered into a substantially spherical shape rotate in the numerical analysis, the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD It is possible to reduce the change in the distance between the pair of filler models 11A, 11B, 11C, and 11D for which the As a result, a more accurate numerical analysis of the composite material can be performed while maintaining the filler aggregation structure.

なお、図4及び図5に示した例では、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11D間に、6つの凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成した例について説明したが、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CD及びフィラーモデル11A,11B,11C,11Dの数は適宜変更可能である。例えば、2つのフィラーモデル11A,11Bのフィラー凝集構造を保持した数値解析を実行する場合には、凝集構造保持結合12ABを設ければよい。また、3つのフィラーモデル11A,11B,11Cのフィラー凝集構造を保持した数値解析を実行する場合には、凝集構造保持結合12AB,12BC,12ACの少なくとも2つを設定すればよい。また、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造を保持した数値解析を実行する場合には、例えば、凝集構造保持結合12AB,12AC,12ADの少なくとも3つを設定すればよい。   In the example shown in FIGS. 4 and 5, an example in which six aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are created between four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D will be described. However, the number of aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, 12CD and filler models 11A, 11B, 11C, 11D can be changed as appropriate. For example, in the case of performing a numerical analysis that holds the filler aggregate structure of the two filler models 11A and 11B, the aggregate structure holding bond 12AB may be provided. Moreover, when performing the numerical analysis which hold | maintained the filler aggregation structure of three filler models 11A, 11B, and 11C, what is necessary is just to set at least 2 of aggregation structure holding | maintenance coupling | bonding 12AB, 12BC, and 12AC. Moreover, when performing the numerical analysis which hold | maintains the filler aggregation structure of four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D, what is necessary is just to set at least 3 of aggregation structure holding | maintenance coupling | bonding 12AB, 12AC, and 12AD, for example.

また、図6に示すように、一対のフィラーモデル11A,11Bの中心部PA,PB間に凝集構造保持結合12ABを設ける場合には、フィラーモデル11A,11B間の凝集構造保持結合12ABのポテンシャルの平衡長dABが、当該凝集構造保持結合12ABが設けられる一対のフィラーモデル11Aの半径dAとフィラーモデル11Bの半径dBとの和以上であることが好ましい。これにより、複合材料の解析用モデル1の数値解析時に一対のフィラーモデル11A,11Bが相互に接近した場合であっても、仮想バネとして機能する当該凝集構造保持結合12ABによって、フィラーモデル11A,11Bが押し戻されるので、フィラーモデル11A,11Bの衝突を防ぐことができる。この結果、フィラーモデル11A,11Bの衝突による数値解析の応力上昇を回避することが可能となるので、フィラー凝集構造を保持した状態でより正確な複合材料の数値解析が可能となる。また、凝集構造保持結合12ABのポテンシャルの平衡長dABは、当該凝集構造保持結合12ABが設けられる一対のフィラーモデル11Aの半径dAとフィラーモデル11Bの半径dBとの和であることがより好ましい。これにより、上述した作用効果に加え、フィラーモデル11A,11Bをより高い密度で凝集させることができる。   Further, as shown in FIG. 6, when the aggregated structure holding bond 12AB is provided between the center portions PA and PB of the pair of filler models 11A and 11B, the potential of the aggregated structure holding bond 12AB between the filler models 11A and 11B The equilibrium length dAB is preferably equal to or greater than the sum of the radius dA of the pair of filler models 11A and the radius dB of the filler models 11B provided with the aggregated structure holding bond 12AB. Thus, even when the pair of filler models 11A and 11B approach each other at the time of numerical analysis of the analysis model 1 for the composite material, the filler models 11A and 11B are formed by the aggregated structure holding bond 12AB that functions as a virtual spring. Is pushed back, so that the collision between the filler models 11A and 11B can be prevented. As a result, it is possible to avoid an increase in the stress of the numerical analysis due to the collision of the filler models 11A and 11B. Therefore, it is possible to perform a more accurate numerical analysis of the composite material while maintaining the filler aggregation structure. Further, the equilibrium equilibrium length dAB of the aggregate structure holding bond 12AB is more preferably the sum of the radius dA of the pair of filler models 11A provided with the aggregate structure holding bond 12AB and the radius dB of the filler model 11B. Thereby, in addition to the effect mentioned above, filler model 11A, 11B can be aggregated by a higher density.

また、図4に示した凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、結合長の伸び切り長が定義されないものであることが好ましい。図7A〜図7Cに示すように、複合材料の解析用モデル1の数値解析時には、図7Aに示す数値解析前の複合材料の解析用モデル1の各フィラーモデル11A,11B,11C,11Dがモデル作成領域Aの外側に向かって移動し、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間距離が増大して凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDが作成時より大幅に伸びて切断されてフィラー凝集構造が解消することがある。このような場合、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDに平衡長の伸び切り長が定義されないポテンシャルを定義することにより、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDの切断を防いで、複合材料の解析用モデル1中にフィラー凝集構造を保持することが可能となる。また、図7Bに示す状態となった後、各フィラーモデル11A,11B,11C,11Dがモデル作成領域Aの内側に向かって移動した場合には、図7に示すように、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDが縮むことにより、各フィラーモデル11A,11B,11C,11Dの移動が凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDによって妨げられることがない。   In addition, the aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD shown in FIG. 4 are preferably those in which the bond length is not defined. As shown in FIGS. 7A to 7C, during the numerical analysis of the composite material analysis model 1, the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D of the composite material analysis model 1 before the numerical analysis shown in FIG. The distance between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D increases and the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD extend significantly from the time of creation. The filler aggregate structure may be eliminated by cutting. In such a case, the aggregate structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD are defined by defining a potential in which the extended length of the equilibrium length is not defined in the aggregate structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, 12CD. , 12CD can be prevented, and the filler aggregate structure can be retained in the analysis model 1 of the composite material. 7B, when the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D move toward the inside of the model creation region A, as shown in FIG. , 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are contracted, so that the movement of the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D is not hindered by the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD.

このように、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、結合長に伸び切り長が定義されないことにより、複合材料の解析用モデル1の数値解析時に凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDが設けられた各フィラーモデル11A,11B,11C,11D間の距離が大幅に変化した場合であっても、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDが切断させることなく、複合材料の解析用モデル中にフィラー凝集構造を保持することが可能となる。これにより、複合材料の解析方法は、数値解析時のフィラーモデルの配置変化による数値解析の破綻を回避することが可能となる。   As described above, the aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are not extended in the bond length, so that the aggregated structure-retaining bond 12AB, Even when the distance between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D provided with 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD is significantly changed, the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, and 12BD are used. , 12CD can be retained in the composite analysis model without cutting the CD. Thereby, the analysis method of the composite material can avoid the failure of the numerical analysis due to the change in the arrangement of the filler model at the time of the numerical analysis.

第3ステップST13では、フィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間に相互作用を設定して数値解析を実行する。このように相互作用を設定して数値解析を実行することにより、各フィラーモデル11A,11B,11C,11D及びポリマーモデル21間に引力及び斥力などが作用し、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDによって、フィラーモデル11A,11B,11C,11Dがフィラー凝集構造を保持した状態でモデル作成領域A内をそれぞれ移動しながら各種計算結果が得られる。   In the third step ST13, an interaction is set between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D and the polymer model 21, and numerical analysis is executed. By performing the numerical analysis by setting the interaction as described above, attractive force and repulsive force act between the filler models 11A, 11B, 11C, 11D and the polymer model 21, and the aggregated structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD. , 12BC, 12BD, and 12CD, various calculation results are obtained while the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D each move in the model creation region A while maintaining the filler aggregation structure.

フィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間の相互作用は、フィラー粒子間、ポリマー粒子間及びフィラー粒子とポリマー粒子との間に設定される。なお、フィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間の相互作用は、必ずしも全てのフィラー粒子11a及びポリマー粒子21aに設定する必要はない。フィラーモデル11とポリマーモデル21との間の相互作用としては、例えば、分子間力及び水素結合などの引力及び斥力などの化学的な相互作用、及び共有結合などの物理的な相互作用が挙げられる。また、ポリマーモデル21が複数の種類のポリマー粒子21aで構成されている場合には、複数の種類のポリマー粒子21aにそれぞれ相互作用を設定してもよい。また、複数の種類の各ポリマー粒子21aとフィラーモデル11との相互作用は同一であってもよく、異なっていてもよい。例えば、ポリマー粒子Aとフィラー粒子11aの相互作用とポリマー粒子Bとフィラー粒子11aの相互作用とは異なる相互作用を設定してもよい。   The interaction between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D and the polymer model 21 is set between filler particles, between polymer particles, and between filler particles and polymer particles. The interaction between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D and the polymer model 21 is not necessarily set for all the filler particles 11a and the polymer particles 21a. Examples of the interaction between the filler model 11 and the polymer model 21 include chemical interaction such as attractive force and repulsive force such as intermolecular force and hydrogen bond, and physical interaction such as covalent bond. . Further, when the polymer model 21 is composed of a plurality of types of polymer particles 21a, an interaction may be set for each of the plurality of types of polymer particles 21a. Further, the interaction between the polymer particles 21a of a plurality of types and the filler model 11 may be the same or different. For example, an interaction different from the interaction between the polymer particle A and the filler particle 11a and the interaction between the polymer particle B and the filler particle 11a may be set.

数値解析としては、例えば、変温解析、変圧解析、伸張解析及びせん断解析などの変形解析、緩和解析などの各種数値解析などが挙げられる。これらの数値解析で取得する計算結果は、数値解析の結果得られた変位などの値を用いてもよく、所定の演算処理を実行した歪みであってもよい。これらの中でも、数値解析としては、複合材料のコンパウンドの力学特性を解析可能となる観点から、変形解析が好ましい。   Examples of the numerical analysis include various numerical analyzes such as deformation analysis such as temperature change analysis, transformation analysis, extension analysis and shear analysis, and relaxation analysis. The calculation result obtained by these numerical analyzes may use a value such as displacement obtained as a result of the numerical analysis, or may be a distortion obtained by executing a predetermined calculation process. Among these, as the numerical analysis, deformation analysis is preferable from the viewpoint of being able to analyze the mechanical characteristics of the compound of the composite material.

以上説明したように、本実施の形態によれば、 複合材料の解析用モデル1の複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11D間に少なくとも1つの凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを設けるだけで、数値解析時に複合材料の解析用モデル1中の2以上のフィラーモデル11A,11B,11C,11Dの凝集を保持することができるので、フィラー凝集構造を保持した状態で各種数値解析をすることが可能となる。また、凝集構造保持結合を作成することにより、数値解析時にフィラーモデル11A,11B,11C,11D間に有効範囲の大きい相互作用ポテンシャルを設定することなくフィラー凝集構造を保持できるので、計算時間を大幅に削減することが可能となる。したがって、複合材料の解析方法は、フィラー凝集構造を保持した状態で複合材料の数値解析が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, at least one aggregate structure holding bond 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, between the plurality of filler models 11A, 11B, 11C, 11D of the composite material analysis model 1 is used. By simply providing 12BD and 12CD, the aggregation of two or more filler models 11A, 11B, 11C, and 11D in the composite material analysis model 1 can be maintained at the time of numerical analysis, so that the filler aggregation structure is maintained. Various numerical analyzes can be performed. Also, by creating an aggregated structure-retaining bond, the filler aggregated structure can be maintained without setting an interaction potential with a large effective range between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D during numerical analysis, greatly increasing the calculation time. Can be reduced. Therefore, the composite material analysis method enables the numerical analysis of the composite material while maintaining the filler aggregation structure.

なお、上述した実施の形態では、第2ステップST12で凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成する例について説明したが、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、第3ステップST13におけるフィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間の相互作用の設定後に作成してもよい。   In the above-described embodiment, the example in which the aggregate structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are created in the second step ST12 has been described. However, the aggregate structure holding bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD and 12CD may be created after setting the interaction between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D and the polymer model 21 in the third step ST13.

(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。また、上述した第1の実施の形態と共通する構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, differences from the above-described first embodiment will be mainly described. In addition, the same reference numerals are given to components common to the above-described first embodiment, and description thereof is omitted.

図8は、本発明の第2の実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の概略を示すフロー図である。図8に示すように、本実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法は、コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法である。この複合材料の解析方法は、ポリマーをモデル化したポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップST21と、複数のフィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する第2ステップST22と、ポリマーモデルを架橋させる第3ステップST23と、凝集構造保持結合が作成された複合材料の解析用モデルの数値解析を実行する第4ステップST24とを含む。   FIG. 8 is a flowchart showing an outline of a method of creating a composite material analysis model according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the method for creating a composite material analysis model according to the present embodiment is a composite material analysis method using a composite material analysis model created by a molecular dynamics method using a computer. is there. This composite material analysis method includes a first step ST21 for creating a composite material analysis model including a polymer model modeling a polymer and a plurality of filler models modeling a filler, and at least one between the plurality of filler models. A second step ST22 for creating one aggregated structure-retaining bond, a third step ST23 for crosslinking the polymer model, and a fourth step ST24 for performing a numerical analysis of the analytical model for the composite material in which the aggregated structure-retaining bond is created including.

次に、図9A及び図9Bを参照して、本実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法について詳細に説明する。図9A及び図9Bは、本実施の形態に係る複合材料の解析用モデルの作成方法の一例を示す説明図である。なお、図9A及び図9Bにおいては、図2に示したフィラーモデル11の平面図を模式的に示している。   Next, with reference to FIG. 9A and FIG. 9B, a method for creating a composite material analysis model according to the present embodiment will be described in detail. 9A and 9B are explanatory diagrams illustrating an example of a method for creating a composite material analysis model according to the present embodiment. In addition, in FIG. 9A and FIG. 9B, the top view of the filler model 11 shown in FIG. 2 is shown typically.

第1ステップST21では、上述した第1の実施の形態と同様に、フィラーモデル11及びポリマーモデル21を含む複合材料の解析用モデル1を作成する。   In the first step ST21, the composite material analysis model 1 including the filler model 11 and the polymer model 21 is created as in the first embodiment described above.

次に、第2ステップST22では、架橋結合21cを形成した状態の複合材料モデル10に上述した第1の実施の形態と同様に、フィラーモデル11A,11B,11C,11D間に凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成する。なお、第2ステップST22では、凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、上述した第1の実施の形態と同様に、少なくとも1つを設ければよい。   Next, in the second step ST22, the aggregated structure-retaining bond 12AB is formed between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D in the composite material model 10 in a state in which the crosslinked bond 21c is formed, as in the first embodiment described above. , 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, 12CD. In the second step ST22, at least one aggregated structure holding bond 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD may be provided as in the first embodiment described above.

次に、第3ステップST23では、図9A及び図9Bに示すように、第1ステップST21で作成されたポリマーモデル21に架橋解析などにより架橋結合21cを作成する。図9Bに示す例では、ポリマー粒子21a及び結合鎖21bによって構成された4つのポリマーモデル21A〜21D間に複数の架橋結合21cが形成され、モデル作成領域A内にポリマーモデル21による三次元ネットワークが形成される。   Next, in the third step ST23, as shown in FIGS. 9A and 9B, a crosslinked bond 21c is created by crosslinking analysis or the like in the polymer model 21 created in the first step ST21. In the example shown in FIG. 9B, a plurality of crosslinks 21c are formed between the four polymer models 21A to 21D constituted by the polymer particles 21a and the bonding chains 21b, and a three-dimensional network by the polymer models 21 is formed in the model creation region A. It is formed.

次に、第4ステップST24では、上述した第1の実施の形態と同様に、フィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間に相互作用を設定して数値解析を実行する。   Next, in the fourth step ST24, as in the first embodiment described above, an interaction is set between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D and the polymer model 21 to perform numerical analysis.

以上説明したように、本実施の形態によれば、架橋反応を介してポリマーモデル21を予め架橋した状態で、フィラーモデル11A,11B,11C,11D間に凝集保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成するので、ポリマーモデル21の架橋による三次元ネットワークを考慮した複合材料の数値解析が可能となる。したがって、複合材料の解析方法は、フィラー凝集構造を保持した状態でより正確な複合材料の数値解析が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the coagulation retention bonds 12AB, 12AC, 12AD, and 12BC between the filler models 11A, 11B, 11C, and 11D in a state in which the polymer model 21 is previously crosslinked through a crosslinking reaction. , 12BD, and 12CD are created, it becomes possible to perform numerical analysis of the composite material in consideration of the three-dimensional network formed by crosslinking of the polymer model 21. Therefore, the composite material analysis method enables more accurate numerical analysis of the composite material while maintaining the filler aggregation structure.

なお、上記実施の形態では、第3ステップST23で架橋解析による架橋結合21cを作成する前に、第2ステップST22で凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成する例について説明した。凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、数値解析の実行前であれば作成時期に制限はない。凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDは、例えば、架橋結合21cを形成した後に作成してもよく、架橋結合21c及び第4ステップST24におけるフィラーモデル11A,11B,11C,11Dとポリマーモデル21との間の相互作用の設定後に作成してもよい。これらの中でも、架橋結合21cによる凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDの作成への悪影響を防ぐ観点から、架橋結合21cの作成前に凝集構造保持結合12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CDを作成することが好ましい。   In the above embodiment, an example of creating aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD in the second step ST22 before creating the crosslinked bond 21c by the crosslinking analysis in the third step ST23. explained. Aggregate structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD are not limited in the generation timing as long as the numerical analysis is not performed. The aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD may be created, for example, after forming the crosslinked bond 21c, and the filler model 11A, 11B, 11C, 11D in the crosslinked bond 21c and the fourth step ST24. And may be created after setting the interaction between the polymer model 21 and the polymer model 21. Among these, from the viewpoint of preventing adverse effects on the production of the aggregated structure-retaining bonds 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, and 12CD by the crosslinked bond 21c, the aggregated structure-retained bonds 12AB, 12AC, 12AD, It is preferable to create 12BC, 12BD, and 12CD.

次に、本実施の形態に係る複合材料の解析方法及び複合材料の解析用コンピュータプログラムについてより詳細に説明する。図10は、本実施の形態に係る複合材料の解析方法を実行する解析装置の機能ブロック図である。   Next, the composite material analysis method and the composite material analysis computer program according to the present embodiment will be described in more detail. FIG. 10 is a functional block diagram of an analysis apparatus that executes the composite material analysis method according to the present embodiment.

図10に示すように、本実施の形態に係る複合材料の解析方法は、処理部52と記憶部54とを含むコンピュータである解析装置50が実現する。この解析装置50は、入力手段53を備えた入出力装置51と電気的に接続されている。入力手段53は、複合材料の解析用モデルの作成対象であるポリマー及びフィラーの各種物性値、ポリマー及びフィラーを含有する複合材料を用いた伸張試験結果の実測結果、及び解析における境界条件などを処理部52又は記憶部54へ入力する。入力手段53としては、例えば、キーボード、マウスなどの入力デバイスが用いられる。   As shown in FIG. 10, the analysis method of the composite material according to the present embodiment is realized by an analysis device 50 that is a computer including a processing unit 52 and a storage unit 54. This analysis device 50 is electrically connected to an input / output device 51 having an input means 53. The input means 53 processes various physical property values of the polymer and filler for which a composite material analysis model is to be created, the actual measurement result of the extension test result using the composite material containing the polymer and filler, and the boundary conditions in the analysis. Input to the unit 52 or the storage unit 54. As the input means 53, for example, an input device such as a keyboard and a mouse is used.

処理部52は、例えば、中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)及びメモリを含む。処理部52は、各種処理を実行する際にコンピュータプログラムを記憶部54から読み込んでメモリに展開する。メモリに展開されたコンピュータプログラムは、各種処理を実行する。例えば、処理部52は、記憶部54から予め記憶された各種処理に係るデータを必要に応じて適宜メモリ上の自身に割り当てられた領域に展開し、展開したデータに基づいて複合材料の解析用モデルの作成及び複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析に関する各種処理を実行する。   The processing unit 52 includes, for example, a central processing unit (CPU) and a memory. The processing unit 52 reads a computer program from the storage unit 54 and develops it in a memory when executing various processes. The computer program expanded in the memory executes various processes. For example, the processing unit 52 expands data relating to various processes stored in advance from the storage unit 54 to an area allocated to itself on the memory as necessary, and analyzes the composite material based on the expanded data. Various processes relating to composite material analysis using a model and a composite material analysis model are executed.

処理部52は、モデル作成部52aと、条件設定部52bと、解析部52cとを含む。モデル作成部52aは、予め記憶部54に記憶されたデータに基づき、分子動力学法により複合材料の解析用モデル1を作成する際のフィラー及びポリマーなどの複合材料の粒子数、分子数、分子量、分子鎖長、分子鎖数、分岐、形状、大きさ、反応時間、反応条件及び作成する解析用モデルに含まれる分子数である目標分子数などの構成要素の配置、設定及び計算ステップ数などの粗視化モデルの設定を行う。また、モデル作成部52aは、フィラー粒子11a間、ポリマー粒子21a間及びフィラー・ポリマー粒子の水素結合、分子間力などの相互作用などの各種計算パラメーターの初期条件の設定を行う。また、モデル作成部52aは、必要に応じてポリマーモデル21の架橋による架橋結合21cの作成などの架橋解析などを作製してもよい。   The processing unit 52 includes a model creation unit 52a, a condition setting unit 52b, and an analysis unit 52c. The model creation unit 52a is based on data stored in the storage unit 54 in advance, and the number of particles, the number of molecules, and the molecular weight of the composite material such as filler and polymer when creating the composite material analysis model 1 by the molecular dynamics method. , Molecular chain length, number of molecular chains, branching, shape, size, reaction time, reaction conditions, arrangement of components such as the number of molecules included in the model for analysis to be created, setting and number of calculation steps, etc. Set the coarse-grained model. In addition, the model creation unit 52a sets initial conditions for various calculation parameters such as interactions between the filler particles 11a, between the polymer particles 21a, and between the filler and the polymer particles such as hydrogen bonds and intermolecular forces. In addition, the model creation unit 52a may create a cross-linking analysis such as creation of a cross-linked bond 21c by cross-linking of the polymer model 21 as necessary.

フィラー粒子11a間の相互作用及びポリマー粒子21a間の相互作用を調整する計算パラメーターとしては、下記式(1)で表されるレナード・ジョーンズポテンシャルのσ、εを用い、これらが調整される。ポテンシャルを計算する上限距離(カットオフ距離)を大きくすることで、遠距離まで働いた引力、斥力を調整できる。なお、フィラー粒子11a間の相互作用及びポリマー粒子21a間の相互作用が一定値になるまで順次、フィラー粒子11a間の相互作用及びポリマー粒子21a間の相互作用のパラメーターを小さくすることが好ましい。レナード・ジョーンズポテンシャルのσ、εを大きな値から徐々に本来の値に近づけることにより、分子を不自然な状態に導かない穏やかな速度で粒子の接近を行うことができる。また、カットオフ距離も徐々に小さくすることにより、適正な範囲で引力、斥力を調整できる。   As calculation parameters for adjusting the interaction between the filler particles 11a and the interaction between the polymer particles 21a, σ and ε of Leonard-Jones potential expressed by the following formula (1) are used, and these are adjusted. By increasing the upper limit distance (cutoff distance) for calculating the potential, it is possible to adjust the attractive force and repulsive force that worked to a long distance. It is preferable that the interaction parameter between the filler particles 11a and the interaction between the polymer particles 21a are sequentially reduced until the interaction between the filler particles 11a and the interaction between the polymer particles 21a reach a constant value. By gradually bringing the σ and ε of the Leonard-Jones potential closer to the original values from large values, it is possible to approach the particles at a gentle speed that does not lead the molecule to an unnatural state. Further, by gradually reducing the cut-off distance, the attractive force and the repulsive force can be adjusted within an appropriate range.

Figure 2018146491
Figure 2018146491

条件設定部52bは、変温解析及び変圧解析などの数値解析、伸張解析、せん断解析などの変形解析及び緩和解析などの運動解析などの各種解析条件を設定する。   The condition setting unit 52b sets various analysis conditions such as numerical analysis such as temperature change analysis and transformation analysis, deformation analysis such as extension analysis and shear analysis, and motion analysis such as relaxation analysis.

解析部52cは、条件設定部52bによって設定された解析条件に基づいて複合材料の解析用モデル1の各種数値解析を実行する。また、解析部52cは、モデル作成部52aによって作成された複数のフィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する。ここでは、解析部52cは、凝集構造保持結合をフィラーモデルの表面間及び中心部間などに作成する。また、解析部52cは、凝集構造保持結合を結合長の伸び切り長などを設定する。また、解析部52cは、凝集構造保持結合の平衡長を設定する。また、解析部52cは、モデル作成部52aによって作成された複合材料の解析用モデル1を用いて分子動力学法による数値解析を実行して物理量を取得する。ここでは、解析部52cは、数値解析として、伸張解析、せん断解析などの変形解析及び緩和解析などを実行する。また、解析部52cは、運動解析の結果得られた変位などの値又は得られた値に所定の演算処理を実行した歪みなどの物理量を取得する。   The analysis unit 52c performs various numerical analyzes of the composite material analysis model 1 based on the analysis conditions set by the condition setting unit 52b. The analysis unit 52c creates at least one aggregated structure holding bond between the plurality of filler models created by the model creation unit 52a. Here, the analysis unit 52c creates an agglomeration structure-holding bond between the surfaces of the filler model and between the center portions. In addition, the analysis unit 52c sets the extended length of the bond length and the like for the aggregated structure holding bond. Further, the analysis unit 52c sets the equilibrium length of the aggregated structure holding bond. The analysis unit 52c acquires a physical quantity by performing a numerical analysis by a molecular dynamics method using the composite material analysis model 1 created by the model creation unit 52a. Here, the analysis unit 52c executes deformation analysis and relaxation analysis such as extension analysis and shear analysis as numerical analysis. Further, the analysis unit 52c acquires a value such as a displacement obtained as a result of the motion analysis or a physical quantity such as a strain obtained by performing a predetermined calculation process on the obtained value.

記憶部54は、ハードディスク装置、光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ及びCD−ROMなどの読み出しのみが可能な記録媒体である不揮発性のメモリ、並びに、RAM(Random Access Memory)のような読み出し及び書き込みが可能な記録媒体である揮発性のメモリが適宜組み合わせられる。   The storage unit 54 is a non-volatile memory that is a readable recording medium such as a hard disk device, a magneto-optical disk device, a flash memory, and a CD-ROM, and a read / write operation such as a RAM (Random Access Memory). A volatile memory which is a possible recording medium is appropriately combined.

記憶部54には、入力手段53を介して解析対象となる複合材料の解析用モデルを作成するためのデータであるゴムカーボンブラック、シリカ、及びアルミナなどのフィラーのデータ、ゴム、樹脂、及びエラストマーなどのポリマーのデータ、予め設定した物理量履歴である応力歪み曲線及び本実施の形態に係る複合材料の解析用モデル1の作成方法、複合材料の解析方法を実現するためのコンピュータプログラムなどが格納されている。このコンピュータプログラムは、コンピュータ又はコンピュータシステムに既に記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、本実施の形態に係る複合材料の解析方法を実現できるものであってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OS(Operating System)及び周辺機器などのハードウェアを含むものとする。   In the storage unit 54, data on fillers such as rubber carbon black, silica, and alumina, which are data for creating a model for analysis of a composite material to be analyzed via the input means 53, rubber, resin, and elastomer Such as polymer data such as, a stress strain curve which is a preset physical quantity history, a method of creating the composite material analysis model 1 according to the present embodiment, and a computer program for realizing the composite material analysis method are stored. ing. This computer program may be capable of realizing the composite material analysis method according to the present embodiment in combination with a computer program already recorded in a computer or computer system. The “computer system” here includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.

表示手段55は、例えば、液晶表示装置等の表示用デバイスである。なお、記憶部54は、データベースサーバなどの他の装置内にあってもよい。例えば、解析装置50は、入出力装置51を備えた端末装置から通信により処理部52及び記憶部54にアクセスするものであってもよい。   The display means 55 is a display device such as a liquid crystal display device. The storage unit 54 may be in another device such as a database server. For example, the analysis device 50 may access the processing unit 52 and the storage unit 54 by communication from a terminal device including the input / output device 51.

次に、再び図1を参照して、本実施の形態に係る複合材料の解析方法についてより詳細に説明する。   Next, with reference to FIG. 1 again, the composite material analysis method according to the present embodiment will be described in more detail.

まず、図1に示すように、モデル作成部52aが、所定のモデル作成領域A内にポリマー粒子21a及び結合鎖21bを含む未架橋の複数のポリマーモデル21を作成すると共にフィラー粒子11aを含む複数のフィラーモデル11を含む複合材料の解析用モデル1を作成する(第1ステップST11)。未架橋のポリマーモデル21は、図2に示したように、複数のポリマー粒子21aが結合鎖21bによって連結されてなるものである。ここでは、モデル作成部52aは、作成したフィラーモデル11中に未架橋のポリマーモデル21を配置する。次に、モデル作成部52aは、初期条件の設定の後、平衡化計算を行う。平衡化計算では、所定の温度、密度及び圧力で、初期設定後の各種構成要素が平衡状態に到達する所定の時間、分子動力学計算を行う。そして、モデル作成部52aは、初期条件の設定及び平衡化の計算処理後に、計算領域内に設定した複合材料の解析用モデル1を作成するモデル作成領域A内に、ポリマーモデル21及びフィラーモデル11を含む複合材料の解析用モデル1を配置する。また、モデル作成部52aは、必要に応じてポリマーにフィラーとの親和性を高める水酸基、カルボニル基、及び原子団の官能基などの変性剤を配合してもよい。また、モデル作成部52aは、作成したポリマーモデル21に架橋解析により架橋結合21cを導入してもよい。   First, as shown in FIG. 1, the model creation unit 52a creates a plurality of uncrosslinked polymer models 21 including polymer particles 21a and bonding chains 21b in a predetermined model creation region A, and includes a plurality of filler particles 11a. A composite material analysis model 1 including the filler model 11 is created (first step ST11). As shown in FIG. 2, the uncrosslinked polymer model 21 is formed by connecting a plurality of polymer particles 21a with a bonding chain 21b. Here, the model creation unit 52 a places the uncrosslinked polymer model 21 in the created filler model 11. Next, the model creation unit 52a performs balancing calculation after setting initial conditions. In the equilibration calculation, molecular dynamics calculation is performed at a predetermined temperature, density, and pressure for a predetermined time for various components after the initial setting to reach an equilibrium state. The model creation unit 52a then sets the polymer model 21 and the filler model 11 in the model creation region A for creating the composite material analysis model 1 set in the calculation region after the initial condition setting and equilibration calculation processing. An analysis model 1 for a composite material including Moreover, the model creation part 52a may mix | blend modifiers, such as a hydroxyl group, a carbonyl group, and a functional group of an atomic group which raise affinity with a filler to a polymer as needed. Further, the model creation unit 52a may introduce a cross-linked bond 21c into the created polymer model 21 by cross-linking analysis.

次に、条件設定部52bが、モデル作成部52aで作成した複合材料の解析用モデル1を用いた分子動力学法による架橋解析、数値解析及び運動解析(シミュレーション)を実行するための各種条件を設定する。条件設定部52bは、入力手段53からの入力及び記憶部54に記憶されている情報に基づいて各種条件を設定する。各種条件としては、解析を実行するフィラーモデル11の位置及び数、フィラー原子、フィラー原子団、フィラー粒子11a及びフィラー粒子群の位置及び数、フィラー粒子番号、ポリマーの分子鎖の位置及び数、ポリマー原子、ポリマー原子団、ポリマー粒子21a及びポリマー粒子群の位置及び数、ポリマー粒子番号、結合鎖21bの位置及び数、結合鎖21bの番号、予め設定した物理量履歴である応力歪み曲線及び条件を変更しない固定値などが含まれる。   Next, the condition setting unit 52b sets various conditions for executing cross-linking analysis, numerical analysis, and motion analysis (simulation) by the molecular dynamics method using the composite material analysis model 1 created by the model creation unit 52a. Set. The condition setting unit 52 b sets various conditions based on the input from the input unit 53 and the information stored in the storage unit 54. Various conditions include the position and number of the filler model 11 for performing the analysis, the position and number of the filler atom, the filler atomic group, the filler particle 11a and the filler particle group, the filler particle number, the position and number of the molecular chain of the polymer, the polymer Change the position and number of atoms, polymer atomic groups, polymer particles 21a and polymer particles, polymer particle number, position and number of bonding chain 21b, number of bonding chain 21b, stress strain curve and conditions that are preset physical quantity history Not including fixed values.

次に、解析部52cが、モデル作成部52aによって作成された複数のフィラーモデル11間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する(第2ステップST12)。ここでは、解析部52cは、凝集構造保持結合を結合長の伸び切り長が定義されないものとしてもよい。また、解析部52cは、凝集構造保持結合をフィラーモデル11の中心部間に作成してもよい。さらに、解析部52cは、凝集構造保持結合の平衡長を、当該凝集構造保持結合が設けられた一対のフィラーモデル11の半径の和以上としてもよい。   Next, the analysis unit 52c creates at least one aggregated structure holding bond between the plurality of filler models 11 created by the model creation unit 52a (second step ST12). Here, the analysis part 52c is good also as what does not define the extension length of the bond length for the aggregation structure retention bond. Further, the analysis unit 52c may create an agglomeration structure holding bond between the center portions of the filler model 11. Further, the analysis unit 52c may set the equilibrium length of the aggregate structure holding bond to be equal to or greater than the sum of the radii of the pair of filler models 11 provided with the aggregate structure holding bond.

次に、解析部52cは、複合材料の解析用モデル1に相互作用を設定して変温解析、変圧解析などの各種数値解析を実施する。解析部52cは、必要に応じて、例えば、フィラー粒子11a間、ポリマー粒子21a間、フィラー粒子11aとポリマー粒子21aとの間の相互作用及びフィラー粒子11aとポリマー粒子21aとが結合鎖21bで結合した状態の相互作用などを設定する。次に、解析部52cは、複合材料の解析用モデル1を用いた分子動力学法による緩和解析、伸張解析、及びせん断解析などの変形解析などの各種数値解析を実行する。また、解析部52cは、数値解析の計算結果から得られる運動変位及び公称応力又は運動変位を演算して得られる公称歪みなどの各種物理量を取得する。このような数値解析及び運動解析により、解析時間毎に変化する複合材料の解析用モデル1全体のポリマー分子の結合長及びポリマー粒子速度、架橋点間と自由末端の速度又は結合長、配向などの物理量などのセグメントの状態変化を表す数値と歪みとの関係、解析時間毎に変化するポリマー分子の結合長及びポリマー粒子速度などのセグメントの状態変化を表す数値と圧力又は解析時間との関係、及び解析時間毎に変化するポリマー分子の結合長及びポリマー粒子速度などのセグメントの状態変化を表す数値と温度又は解析時間との関係などを評価できるので、ポリマー分子の局所的な分子状態変化のより詳細な解析が可能となる。次に、解析部52cは、解析した複合材料の解析結果を記憶部54に格納する。   Next, the analysis unit 52c sets an interaction in the composite material analysis model 1 and performs various numerical analyzes such as a temperature change analysis and a voltage transformation analysis. The analysis unit 52c may, for example, combine the filler particles 11a, the polymer particles 21a, the interaction between the filler particles 11a and the polymer particles 21a, and the filler particles 11a and the polymer particles 21a with a bonding chain 21b. Set the interaction of the selected state. Next, the analysis unit 52c performs various numerical analysis such as relaxation analysis by the molecular dynamics method using the composite material analysis model 1, extension analysis, and deformation analysis such as shear analysis. Further, the analysis unit 52c acquires various physical quantities such as a nominal strain obtained by calculating a motion displacement and a nominal stress or a motion displacement obtained from the calculation result of the numerical analysis. By such numerical analysis and kinematic analysis, the bond length and polymer particle speed of the composite model 1 for analysis of the composite material that changes at every analysis time, the speed or bond length between the crosslinking points and the free ends, the orientation, etc. Relationship between the numerical value representing the state change of the segment such as a physical quantity and strain, the relationship between the numerical value representing the state change of the segment such as the bond length of the polymer molecule changing at each analysis time and the polymer particle velocity and the pressure or analysis time Since it is possible to evaluate the relationship between temperature or analysis time and the numerical value representing the state change of the segment, such as the bond length of the polymer molecule that changes with the analysis time and the velocity of the polymer particle, the details of the local molecular state change Analysis is possible. Next, the analysis unit 52 c stores the analysis result of the analyzed composite material in the storage unit 54.

また、解析部52cは、数値解析による計算結果として得られた応力歪み曲線から前記凝集構造保持結合に基づく応力を減算することが好ましい。これにより、複合材料の解析方法は、数値解析により得られた応力歪曲線から、数値解析時に凝集構造保持結合によるフィラー凝集構造の保持に必要なエネルギーを除去することができるので、フィラー凝集構造がポリマー鎖に与える影響を正確に評価することが可能となる。   Moreover, it is preferable that the analysis part 52c subtracts the stress based on the said aggregation structure holding | maintenance coupling | bonding from the stress distortion curve obtained as a calculation result by numerical analysis. As a result, the analysis method of the composite material can remove the energy necessary for holding the filler aggregate structure by the aggregate structure retention bond during the numerical analysis from the stress-strain curve obtained by the numerical analysis. It is possible to accurately evaluate the influence on the polymer chain.

(実施例)
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
(Example)
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.

本発明者らは、複数のポリマーモデル及び複数のフィラーモデルを含む複合材料の解析用モデルを作成し、作成した複合材料の解析用モデルを用いて各種解析条件で伸長解析をして計算時間と弾性率との関係について調べた。本発明者らは、各フィラーモデルの中心間に凝集構造保持結合を作成する解析条件で伸長解析した場合(実施例1)と、作成した複合材料の解析用モデルを一般的な解析条件である各フィラーモデル間に斥力が作用する解析条件で伸長解析した場合(比較例1)と、複数のフィラーモデル間に引力の有効範囲が大きい相互作用ポテンシャルを設定した解析条件で伸長解析した場合(比較例2)とでフィラーモデルの凝集状態、計算時間、及び弾性率との関係について調べた。以下、本発明者らが調べた内容について説明する。   The present inventors create a composite material analysis model including a plurality of polymer models and a plurality of filler models, perform elongation analysis under various analysis conditions using the prepared composite material analysis model, calculate time and The relationship with the elastic modulus was investigated. The inventors of the present invention have a general analysis condition in the case where an elongation analysis is performed under an analysis condition for creating an aggregated structure holding bond between the centers of the filler models (Example 1) and the composite model for analysis of the created composite material. When elongation analysis is performed under analysis conditions in which repulsive force acts between each filler model (Comparative Example 1), and when elongation analysis is performed under analysis conditions in which an interaction potential having a large attractive force range is set between multiple filler models (comparison) In Example 2), the relationship between the aggregation state, calculation time, and elastic modulus of the filler model was examined. The contents examined by the inventors will be described below.

図11は、実施例1及び比較例1,2に係る複合材料の解析用モデルの概念図である。図11に示すように、実施例1、比較例1,2で用いた複合材料の解析用モデルは、平面視にて矩形形状のモデル作成領域Aの一辺側に沿って4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが凝集したフィラー凝集構造を有していた。   FIG. 11 is a conceptual diagram of a composite material analysis model according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. As shown in FIG. 11, the analysis model of the composite material used in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 includes four filler models 11A, along one side of a rectangular model creation region A in plan view. 11B, 11C, and 11D had a filler aggregate structure.

図12Aは、実施例1に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。図12に示すように、実施例1では、伸長解析前と比較して4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが若干移動しているが、伸長解析後においても、モデル作成領域A内で4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが凝集したフィラー凝集構造を保持していた。   12A is a conceptual diagram of a model for analyzing a composite material after elongation analysis according to Example 1. FIG. As shown in FIG. 12, in Example 1, the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D have moved slightly compared to before the extension analysis, but within the model creation region A even after the extension analysis. Four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D retained a filler aggregate structure.

図12Bは、本発明の比較例1に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。図12Bに示すように、比較例1では、伸長解析前と比較して4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが大きく移動して相互に離れており、4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造が解消されていた。   FIG. 12B is a conceptual diagram of a composite analysis model after elongation analysis according to Comparative Example 1 of the present invention. As shown in FIG. 12B, in the comparative example 1, the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are moved greatly apart from each other as compared with before the extension analysis, and the four filler models 11A, 11B, and 11C are separated from each other. 11D filler aggregation structure was eliminated.

図12Cは、本発明の比較例2に係る伸長解析後の複合材料の解析用モデルの概念図である。図12Cに示すように、比較例2では、伸長解析前と比較して4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが移動しているが、伸長解析後においても、モデル作成領域A内で4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dが凝集したフィラー凝集構造を保持していた。   FIG. 12C is a conceptual diagram of a composite analysis model after elongation analysis according to Comparative Example 2 of the present invention. As shown in FIG. 12C, in Comparative Example 2, the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are moved as compared with those before the extension analysis. One filler model 11A, 11B, 11C, 11D retained the filler aggregated structure.

図13は、本発明の実施例に係る複合材料の解析用モデルの応力歪曲線を示す図である。図13に示すように、実施例1、比較例1及び比較例2の応力歪曲線を対比すると、応力の増大に伴う歪みの増大が、実施例1(実線L1参照)、比較例1(一点鎖線L2参照)、比較例2(点線L3)の順に小さくなることが分かる。この結果は、実施例1では、伸長解析前後で4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造が維持されていたために、応力の増大に対してフィラー凝集構造が強く影響して歪みが増大したためと考えられる。また、比較例1では、伸長解析後に4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造が解消されていたために、応力の増大に対してフィラー凝集構造が全く影響せずに歪みが小さくなったためと考えられる。また、比較例2では、伸長解析前後で4つのフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造が保持されていたが、実施例1と比較してフィラー凝集構造が若干分散されていたために、応力の増大に対する歪みの増大が実施例1より悪化したためと考えられる。   FIG. 13 is a diagram showing a stress strain curve of an analysis model of a composite material according to an example of the present invention. As shown in FIG. 13, when the stress strain curves of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are compared, the increase in strain accompanying the increase in stress is shown in Example 1 (see solid line L1) and Comparative Example 1 (one point). It turns out that it becomes small in order of the comparative example 2 (dotted line L3). As a result, in Example 1, since the filler aggregate structures of the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D were maintained before and after the elongation analysis, the filler aggregate structure strongly influences the increase in stress, resulting in distortion. This is thought to be due to the increase. In Comparative Example 1, since the filler aggregate structures of the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D have been eliminated after the elongation analysis, the filler aggregate structure has no influence on the increase in stress and the distortion is small. It is thought that it became. Further, in Comparative Example 2, the filler aggregate structures of the four filler models 11A, 11B, 11C, and 11D were retained before and after the elongation analysis, but the filler aggregate structure was slightly dispersed as compared with Example 1. It is considered that the increase in strain with respect to the increase in stress was worse than that in Example 1.

Figure 2018146491
Figure 2018146491

表1に示すように、実施例1では、計算時間が、凝集構造保持結合を設けなかった比較例1と同様であるのに対し、弾性率は、大幅に増大していることが分かる。また、比較例2では、弾性率は、実施例1と同様の結果が得られたのに対し、複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11Dの大部分に対して相互に引力が作用する解析条件で伸長解析したために、実施例1に対して計算時間が著しく増大していることが分かる。   As shown in Table 1, in Example 1, the calculation time is the same as in Comparative Example 1 in which no aggregated structure-retaining bond is provided, but it can be seen that the elastic modulus is greatly increased. Further, in Comparative Example 2, the elastic modulus obtained the same result as in Example 1, but an analysis in which attractive force acts on most of the plurality of filler models 11A, 11B, 11C, and 11D. Since the extension analysis was performed under the conditions, it can be seen that the calculation time significantly increased with respect to Example 1.

このように、上述した実施例1によれば、伸長解析前後で複数のフィラーモデル11A,11B,11C,11Dのフィラー凝集構造を保持した伸長解析が実現できるだけでなく、計算時間の著しい増大を防ぎつつ、フィラー凝集構造を保持した状態が反映された複合材料の伸長解析の解析結果が得られることが分かる。   As described above, according to the above-described first embodiment, not only can an extension analysis be performed in which filler aggregate structures of a plurality of filler models 11A, 11B, 11C, and 11D are held before and after the extension analysis, but also a significant increase in calculation time is prevented. On the other hand, it can be seen that the analysis result of the elongation analysis of the composite material reflecting the state in which the filler aggregation structure is retained is obtained.

1 複合材料の解析用モデル
11A,11B,11C,11D フィラーモデル
11a フィラー粒子
12AB,12AC,12AD,12BC,12BD,12CD 凝集構造保持結合
21,21A,21B,21C,21D ポリマーモデル
21a ポリマー粒子
21b 結合鎖
21c 架橋結合
50 解析装置
51 入出力装置
52 処理部
52a モデル作成部
52b 条件設定部
52c 解析部
53 入力手段
54 記憶部
55 表示手段
A モデル作成領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Model for analysis of composite material 11A, 11B, 11C, 11D Filler model 11a Filler particle 12AB, 12AC, 12AD, 12BC, 12BD, 12CD Aggregate structure retention bond 21, 21A, 21B, 21C, 21D Polymer model 21a Polymer particle 21b Bond Chain 21c Cross-linking 50 Analysis device 51 Input / output device 52 Processing unit 52a Model creation unit 52b Condition setting unit 52c Analysis unit 53 Input unit 54 Storage unit 55 Display unit A Model creation region

Claims (7)

コンピュータを用いた分子動力学法により作成した複合材料の解析用モデルを用いた複合材料の解析方法であって、
ポリマーをモデル化したポリマーモデル及びフィラーをモデル化した複数のフィラーモデルを含む前記複合材料の解析用モデルを作成する第1ステップと、
複数の前記フィラーモデル間に少なくとも1つの凝集構造保持結合を作成する第2ステップと、
前記凝集構造保持結合が作成された前記複合材料の解析用モデルの数値解析を実行する第3ステップとを含むことを特徴とする、複合材料の解析方法。
A composite material analysis method using a composite material analysis model created by a molecular dynamics method using a computer,
A first step of creating a model for analyzing the composite material including a polymer model modeling a polymer and a plurality of filler models modeling a filler;
A second step of creating at least one aggregated structure retention bond between the plurality of filler models;
And a third step of performing a numerical analysis of the analysis model of the composite material in which the aggregated structure-retaining bond is created.
さらに、前記ポリマーモデルを架橋させるステップを含む、請求項1に記載の複合材料の解析方法。   The method for analyzing a composite material according to claim 1, further comprising a step of crosslinking the polymer model. 前記凝集構造保持結合は、結合長の伸び切り長が定義されないものである、請求項1又は請求項2に記載の複合材料の解析方法。   The method for analyzing a composite material according to claim 1, wherein the aggregated structure-retaining bond is one in which an extension length of a bond length is not defined. 前記凝集構造保持結合は、前記フィラーモデルの中心部間に作成される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。   The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the aggregated structure-retaining bond is created between center portions of the filler model. 前記凝集構造保持結合の平衡長が、当該凝集構造保持結合が設けられた一対のフィラーモデルの半径の和以上である、請求項4に記載の複合材料の解析方法。   The method for analyzing a composite material according to claim 4, wherein an equilibrium length of the aggregated structure-retaining bond is equal to or greater than a sum of radii of a pair of filler models provided with the aggregated structure-retaining bond. 前記数値解析による計算結果として得られた応力歪み曲線から前記凝集構造保持結合に基づく応力を減算する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法。   The method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein a stress based on the aggregated structure holding bond is subtracted from a stress strain curve obtained as a calculation result by the numerical analysis. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の複合材料の解析方法をコンピュータに実行させることを特徴とする、複合材料の解析用コンピュータプログラム。   A computer program for analyzing a composite material, which causes a computer to execute the method for analyzing a composite material according to any one of claims 1 to 6.
JP2017044088A 2017-03-08 2017-03-08 Composite material analysis method and computer program for composite material analysis Active JP6891549B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044088A JP6891549B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Composite material analysis method and computer program for composite material analysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017044088A JP6891549B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Composite material analysis method and computer program for composite material analysis

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018146491A true JP2018146491A (en) 2018-09-20
JP6891549B2 JP6891549B2 (en) 2021-06-18

Family

ID=63591145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017044088A Active JP6891549B2 (en) 2017-03-08 2017-03-08 Composite material analysis method and computer program for composite material analysis

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6891549B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020060383A (en) * 2018-10-05 2020-04-16 横浜ゴム株式会社 Method of analyzing composite material and computer program for analyzing composite material

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294400A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Chem Co Ltd Method of evaluating dispersed state of filler contained in resin
JP2013024711A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Bridgestone Corp Method for creating equilibrium model of filler loading polymer
WO2013037702A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Method and a system for medical imaging
JP2013108951A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Sumitomo Rubber Ind Ltd Polymer material simulation method
JP2013186746A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Sumitomo Rubber Ind Ltd Simulation method for high polymer material
JP2013254453A (en) * 2012-06-08 2013-12-19 Sumitomo Rubber Ind Ltd Method for simulating high polymer material
JP2015056002A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 住友ゴム工業株式会社 Simulation method of polymer material
JP2015064242A (en) * 2013-09-24 2015-04-09 横浜ゴム株式会社 Method for creating model for analyzing composite material, computer program for analyzing composite material, simulation method of composite material and computer program for simulation of composite material
JP2015079450A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 住友ゴム工業株式会社 Method for creating simulation model of composite material
JP2015162236A (en) * 2014-02-28 2015-09-07 住友ゴム工業株式会社 Method for creating filler compounded rubber model
JP2015212925A (en) * 2014-04-18 2015-11-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method for high polymer material
JP2016024177A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 横浜ゴム株式会社 Method for creating model for specific substance analysis, computer program for creating model for specific substance analysis, method for simulating specific substance and computer program for simulating specific substance
JP2016053555A (en) * 2014-09-04 2016-04-14 住友ゴム工業株式会社 Method for simulating polymeric material
JP2016071519A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 東洋ゴム工業株式会社 Device and method for analyzing filler mixed with high polymer material, and computer program
JP2016095218A (en) * 2014-11-14 2016-05-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method of modified high polymer material
JP2016151480A (en) * 2015-02-17 2016-08-22 横浜ゴム株式会社 Composite material analysis method, computer program for analyzing composite material, evaluation method of analysis result for composite material, and computer program for evaluating analysis result for composite material
JP2017220137A (en) * 2016-06-10 2017-12-14 横浜ゴム株式会社 Method and computer program for creating aggregate analysis model, and method and computer program for analyzing composite material
JP2017220168A (en) * 2016-06-10 2017-12-14 横浜ゴム株式会社 Method and computer program for analyzing composite material

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294400A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Sumitomo Chem Co Ltd Method of evaluating dispersed state of filler contained in resin
JP2013024711A (en) * 2011-07-20 2013-02-04 Bridgestone Corp Method for creating equilibrium model of filler loading polymer
WO2013037702A1 (en) * 2011-09-14 2013-03-21 Siemens Aktiengesellschaft Method and a system for medical imaging
JP2013108951A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Sumitomo Rubber Ind Ltd Polymer material simulation method
JP2013186746A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Sumitomo Rubber Ind Ltd Simulation method for high polymer material
JP2013254453A (en) * 2012-06-08 2013-12-19 Sumitomo Rubber Ind Ltd Method for simulating high polymer material
JP2015056002A (en) * 2013-09-11 2015-03-23 住友ゴム工業株式会社 Simulation method of polymer material
JP2015064242A (en) * 2013-09-24 2015-04-09 横浜ゴム株式会社 Method for creating model for analyzing composite material, computer program for analyzing composite material, simulation method of composite material and computer program for simulation of composite material
JP2015079450A (en) * 2013-10-18 2015-04-23 住友ゴム工業株式会社 Method for creating simulation model of composite material
JP2015162236A (en) * 2014-02-28 2015-09-07 住友ゴム工業株式会社 Method for creating filler compounded rubber model
JP2015212925A (en) * 2014-04-18 2015-11-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method for high polymer material
JP2016024177A (en) * 2014-07-24 2016-02-08 横浜ゴム株式会社 Method for creating model for specific substance analysis, computer program for creating model for specific substance analysis, method for simulating specific substance and computer program for simulating specific substance
JP2016053555A (en) * 2014-09-04 2016-04-14 住友ゴム工業株式会社 Method for simulating polymeric material
JP2016071519A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 東洋ゴム工業株式会社 Device and method for analyzing filler mixed with high polymer material, and computer program
JP2016095218A (en) * 2014-11-14 2016-05-26 住友ゴム工業株式会社 Simulation method of modified high polymer material
JP2016151480A (en) * 2015-02-17 2016-08-22 横浜ゴム株式会社 Composite material analysis method, computer program for analyzing composite material, evaluation method of analysis result for composite material, and computer program for evaluating analysis result for composite material
JP2017220137A (en) * 2016-06-10 2017-12-14 横浜ゴム株式会社 Method and computer program for creating aggregate analysis model, and method and computer program for analyzing composite material
JP2017220168A (en) * 2016-06-10 2017-12-14 横浜ゴム株式会社 Method and computer program for analyzing composite material

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAGYU HIROMASA: "Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulation of the Effect of Aggregation of Filler and Filler-Rubbe", 日本ゴム協会誌, vol. 90, no. 3, JPN6021006234, 15 March 2017 (2017-03-15), pages 150 - 51, ISSN: 0004494135 *
小島隆嗣: "繰返し伸長変形におけるフィラー充填ゴムの粗視化分子動力学シミュレーション", 日本機械学会計算力学講演会論文集(CD−ROM), vol. 28, JPN6021006235, 9 October 2015 (2015-10-09), pages 211, ISSN: 0004494136 *
小島隆嗣: "繰返し伸長変形を受けるフィラー充填ゴムの大規模粗視化分子動力学シミュレーション", 日本機械学会計算力学講演会論文集(CD−ROM), vol. 30, JPN6021006236, 15 September 2017 (2017-09-15), pages 009, ISSN: 0004494137 *
小石正隆: "粗視化分子動力学からみたフィラー充填ゴムの力学発現メカニズム", 日本ゴム協会研究発表講演会講演要旨, vol. 2016, JPN6021006238, 19 May 2016 (2016-05-19), pages 126, ISSN: 0004494138 *
萩田克美: "フィラー充末端変性SBRの粗視化MD計算の2次元散乱パターン解析", 日本ゴム協会誌, vol. 89, no. 7, JPN6021006232, 15 July 2016 (2016-07-15), pages 199 - 204, ISSN: 0004494134 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020060383A (en) * 2018-10-05 2020-04-16 横浜ゴム株式会社 Method of analyzing composite material and computer program for analyzing composite material
JP7215057B2 (en) 2018-10-05 2023-01-31 横浜ゴム株式会社 Composite material analysis method and computer program for composite material analysis

Also Published As

Publication number Publication date
JP6891549B2 (en) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6645205B2 (en) Method of analyzing composite material and computer program for analyzing composite material
JP6492439B2 (en) Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance
JP2012177609A (en) Model creation method of high polymer material
JP6375644B2 (en) Method for creating model for analyzing polymer material, computer program for creating model for analyzing polymer material, method for simulating polymer material, and computer program for simulating polymer material
JP2017045334A (en) Creation method of model for analysis of composite material, computer program for creation of model for analysis of composite material, simulation method of composite material, and computer program for simulation of composite material
JP6759733B2 (en) Agglomerate model creation method, agglomerate model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program
JP6244773B2 (en) Composite material analysis model creation method, composite material analysis computer program, composite material simulation method, and composite material simulation computer program
WO2016013631A1 (en) Method for creating analysis model for specific substances, computer program for creating analysis model for specific substances, simulation method for specific substances, and computer program for simulation of specific substances
JP7243442B2 (en) Composite material analysis method and computer program for composite material analysis
JP6492438B2 (en) Method for creating model for analyzing specific substance, computer program for creating model for analyzing specific substance, simulation method for specific substance, and computer program for simulating specific substance
JP6958112B2 (en) Composite material analysis method and computer program for composite material analysis
WO2016013632A1 (en) Method for evaluating analysis results for specific substances, computer program for evaluating analysis results for specific substances, analysis method for specific substances, simulation method for specific substances, and computer program for simulation of specific substances
JP2018146491A (en) Analysis method of composite material and computer program for analyzing composite material
JP2020135762A (en) Material analysis method, and computer program for material analysis
JP6464796B2 (en) Composite material analysis method, composite material analysis computer program, composite material analysis result evaluation method, and composite material analysis result evaluation computer program
JP2017049056A (en) Analysis method of composite material, computer program for analysis of composite material, evaluation method of analysis result of composite material and computer program for evaluation of analysis result of composite material
JP7348470B2 (en) Composite material model creation method, composite material analysis method, and computer program for composite material analysis
JP2017162331A (en) Method and computer program for analyzing composite material
JP6834182B2 (en) Composite material analysis model creation method, composite material analysis model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program
JP2017220167A (en) Method and computer program for creating composite material analysis model, and method and computer program for analyzing composite material
JP7006219B2 (en) Analysis method of specific substance and computer program for analysis of specific substance
JP7056137B2 (en) Analysis method of specific substance and computer program for analysis of specific substance
JP6891548B2 (en) Composite material analysis model creation method, composite material analysis model creation computer program, composite material analysis method and composite material analysis computer program
JP7310249B2 (en) Composite material analysis method and computer program for composite material analysis
JP7192464B2 (en) Composite material analysis method and computer program for composite material analysis

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210412

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210427

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210510

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6891549

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350